ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ СЕЙСМОПРИЕМНИК С УМЕНЬШЕННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ Российский патент 1997 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к геофизическому приборостроению.

Известен электродинамический сейсмоприемник [1] содержащий магнитопровод, выполненный в виде трубы с опорными торцами, магнит и установленные на нем два полюсных наконечника, ограниченных кольцевой и торцевой поверхностями, две обмотки, намотанные на каркасах катушки и размещенные между внешними и внутренними кольцевыми поверхностями и расположенными в воздушных зазорах, образованных магнитопроводом и полюсными наконечниками.

Распределение магнитной индукции в каждом воздушном зазоре представляет собой колоколообразную функцию. Выпуклая вершина распределения магнитной индукции плавно переходит в вогнутые кривые, близкие к гиперболам. Внешние и внутренние кольцевые поверхности обмоток расположены в местах переходов распределения магнитной индукции от выпуклых к вогнутым кривым.

Недостатком электродинамического сейсмоприемника является то, что в магнитопроводе не выполнены полюсные наконечники и поэтому распределение магнитной индукции в воздушном зазоре рассредоточено по длине, составляющей половину расстояния между опорными торцами магнитопровода, и имеет небольшие квазилинейные участки в местах перехода от выпуклой к вогнутой кривой. При больших сигналах или наклонах сейсмоприемника внешние и внутренние кольцевые поверхности обмоток переходят на выпуклые или вогнутые кривые распределения магнитной индукции, и нелинейные искажения сейсмоприемника возрастают.

Известен электродинамический сейсмоприемник ускорений [2] содержащий магнитную систему, состоящую из магнита с выбранным диаметром и длиной, напряженностью и магнитной индукцией в точке, соответствующей максимуму удельного магнитного потока, отдаваемого магнитом в воздушные зазоры, из двух полюсных наконечников, установленных на магните, из двух полюсных наконечников, установленных в магнитопроводе. Каждый полюсный наконечник, установленный в магнитопроводе, расположен концентрично и совпадающим по длине с полюсным наконечником, установленным на магните. В двух воздушных зазорах, образованных полюсными наконечниками, расположен инерционный элемент - катушка, с обмоткой, расположенной в одном воздушном зазоре, и проводящим кольцом, расположенным в другом воздушном зазоре. Внутренние и внешние кольцевые поверхности обмотки и проводящего кольца расположены в воздушных зазорах симметрично по обе стороны длины полюсных наконечников на линейных участках распределения магнитной индукции в каждом воздушном зазоре.

Недостаток электродинамического сейсмоприемника ускорений заключается в том, что он имеет большой объем магнита и малые объемы воздушных зазоров, создающих большое значение магнитной индукции, обеспечивающей затухание, значительно превышающее критическое и позволяющее получить амплитудную частотную характеристику сейсмоприемника по ускорению перемещений его корпуса. Такая конструкция магнитной системы сейсмоприемника ускорений и ее большие размеры не позволяют применить ее для создания электродинамического сейсмоприемника с выходным сигналом, пропорциональным скорости перемещения его корпуса.

Наиболее близким по техническому решению является электродинамический сейсмоприемник [3] содержащий магнитопровод, выполненный в виде трубы с опорными торцами, магнит и установленные на нем два полюсных наконечника, каждый из которых ограничен по длине кольцевой и торцевой поверхностям, и две обмотки, намотанные на каркасах катушки и размещенные между внешними и внутренними кольцевыми поверхностями в воздушных зазорах, образованных магнитопроводом и двумя полюсными наконечниками. Расстояние между опорными торцами магнитопровода равно расстоянию между торцевыми поверхностями полюсных наконечников, а расстояние между внешней кольцевой поверхностью каждой обмотки и торцевой поверхностью полюсного наконечника составляет 1/8 размера воздушного зазора. В этих точках распределение магнитной индукции имеет линейные участки.

Недостатком электродинамического сейсмоприемника является то, что внутренние кольцевые поверхности обмоток расположены на участках распределения магнитной индукции, имеющих наклон, отличающийся от наклона тех участков, на которых расположены внешние кольцевые поверхности обмоток. Разница в углах наклонов линейных участков распределения магнитной индукции не позволяет получить наименьший коэффициент нелинейных искажений.

В предлагаемом электродинамическом сейсмоприемнике с уменьшенным коэффициентом нелинейных искажений, содержащим магнитопровод, выполненных в виде трубы с опорными торцами, магнит и установленные на нем два полюсных наконечника, каждый из которых ограничен по длине кольцевой и торцевой поверхностям, и две обмотки, намотанные на каркасе катушки и размещенные между внешними и внутренними кольцевыми поверхностями в воздушных зазорах, образованных магнитопроводом и двумя полюсными наконечниками, причем расстояние между опорными торцами магнитопровода равно расстоянию между торцевыми поверхностями полюсных наконечников, а расстояние между внешней кольцевой поверхностью каждой обмотки и торцевой поверхностью полюсного наконечника составляет 1/8 размера воздушного зазора, в магнитопроводе выполнена проточка, образующая два полюсных наконечника, каждый из которых расположен концентрично и совпадающим по длине с полюсным наконечником, установленном на магните, а внутренняя кольцевая поверхность каждой обмотки расположена на расстоянии, равном 1/8 размера воздушного зазора от кольцевой поверхности полюсного наконечника. Глубина проточки в магнитопроводе составляет от 2/5 до 1/2 размера воздушного зазора.

На чертеже изображен электродинамический сейсмоприемник с уменьшенным коэффициентом нелинейных искажений.

Магнит 1, полюсные наконечники 2 и 3, установленные на магните 1, магнитопровод 4 составляет магнитную систему электродинамического сейсмоприемника. В воздушных зазорах, образованных полюсными наконечниками 2, 3 и магнитопроводом 4, расположены обмотки 5 и 6, намотанные на каркас катушки 7. Фланцы 8 и 9 обеспечивают соосное расположение полюсных наконечников 2 и 3 относительно магнитопровода 4. Магнитопровод имеет опорные торцы 10 и 11 и проточку 12. Каждый полюсный наконечник имеет торцевую 13 и кольцевую 14 поверхность, а каждая обмотка внешнюю 15 и внутреннюю 16 кольцевые поверхности. График 17 изображает распределение магнитной индукции в воздушном зазоре. Распределение магнитной индукции имеет в каждом воздушном зазоре по два линейных участка, с одинаковым углом наклона α Внешняя и внутренняя поверхности обмоток расположены в середине этих линейных участков.

На чертеже приняты также обозначения: D воздушный зазор; B_m - максимальная индукция в воздушном зазоре, D/8 расстояние между опорным торцем магнитопровода и внешней кольцевой поверхностью обмотки, а также расстояние между кольцевой поверхностью полюсного наконечника и внутренней кольцевой поверхностью обмотки.

Электродинамический сейсмоприемник работает следующим образом. Колебательные перемещения магнитной системы сейсмоприемника, соединенного с исследуемым объектом, преобразуются в колебательные перемещения магнитной системы относительно инерционного элемента катушки. Электродинамический преобразователь обмотки катушки, расположенные в воздушных зазорах, преобразуют относительные перемещения магнитной системы и катушки в напряжение, пропорциональное скорости этого относительного перемещения и магнитной индукции, пронизывающей обмотки. В отличии от прототипа в предлагаемом электродинамическом сейсмоприемнике распределение магнитной индукции имеет линейные участки с одинаковым углом наклона, позволяющие уменьшить коэффициент нелинейных искажений.

Изобретение позволит создать электродинамический сейсмоприемник с наименьшим коэффициентом нелинейных искажений и наибольшим предельным углом наклона.

Использование: изобретение относится к геофизическому приборостроению. Сущность изобретения: электродинамический сейсмоприемник содержит магнитопровод, выполненный в виде трубы с опорными торцами, магнит и установленные на нем два полюсных наконечника, каждый из которых ограничен по длине кольцевой и торцевой поверхностями, и две обмотки, намотанные на каркасе катушки и размещенные между внутренними и внешними кольцевыми поверхностями в воздушных зазорах, образованных магнитопроводом и двумя полюсными наконечниками. Расстояние между торцами магнитопровода равно расстоянию между торцевыми поверхностями полюсных наконечников, а расстояние между внешней кольцевой поверхностью каждой обмотки и торцевой поверхностью полюсного наконечника составляет 1/8 размера воздушного зазора. В магнитопроводе выполнена проточка, образующая два полюсных наконечника, каждый из которых расположен концентрично и совпадает по длине с полюсным наконечником. Глубина проточки в магнитопроводе составляет от 2/5 до 1/2 размера воздушного зазора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электродинамический сейсмоприемник с уменьшенным коэффициентом нелинейных искажений, содержащий магнитопровод, выполненный в виде трубы с опорными торцами, магнит и установленные на нем два полюсных наконечника, каждый из которых ограничен по длине кольцевой и торцевой поверхностями, и две обмотки, намотанные на каркасе катушки и размещенные между внутренними и внешними кольцевыми поверхностями в воздушных зазорах, образованных магнитопроводом и двумя полюсными наконечниками, причем расстояние между опорными торцами магнитопровода равно расстоянию между торцевыми поверхностями полюсных наконечников, а расстояние между внешней кольцевой поверхностью каждой обмотки и торцевой поверхностью полюсного наконечника составляет одну восьмую размера воздушного зазора, отличающийся тем, что в магнитопроводе выполнена проточка, образующая два полюсных наконечника, каждый из которых роасположен концентрично и совпадающим по длине с полюсным наконечником, установленным на магните, а внутренняя кольцевая поверхность каждой обмотки расположена на расстоянии, равном одной восьмой размера воздушного зазора от кольцевой поверхности полюсного наконечника. 2. Сейсмоприемник по п. 2, отличающийся тем, что глубина проточки в магнитопроводе составляет от двух пятых до половины размера воздушного зазора.